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脳の可塑性と認知

脳の可塑性と認知

構造と組織:

"脳の可塑性とは、環境の多様性に対して反応するように、生涯を通して脳構造、機能を変更するための神経システムの容量を指しています。今日、この用語が心理学や、神経科学で使われていますが、それを定義するのは容易ではありません。通常、遺伝子発現での変化のような分子現象から、行動にいたる神経システム内の様々なレベルに対しての変化を指しています。"[1] 以下は、柔軟性の三つの主要な形態です。: シナプス可塑性、神経新生、代償機能的可塑性

シナプス可塑性

新しい学習や経験に従事したとき、脳は、一連の神経経路を確立します。これらの経路は、ニューロン間の通信のための経路として構成されています。これらの経路は、例えば、羊飼いとその群れが毎日同じ道を利用することによって山道が作られるのと似ていて、学習と実践を通して脳内に作成されます。同じ神経経路のニューロンは、ミーティングポイント、シナプスで相互に通信します。新しい知識が取得される度に(反復練習を通して)、関係するニューロン間の通信や、シナプス伝達が強化されます。ニューロン間のより良いコミュニケーションというのは、電気信号が新しい経路にそってより効率的に移動することを意味しています。たとえば、新しい鳥を認識しようとしたときに、いくつかのニューロン間で新しい接続が行われます。このように、視覚皮質のニューロンは、その鳥の色を、聴覚皮質のニューロンは、鳥の鳴き声、名前を確定します。その鳥と、その属性、色、声、名前などを認識するために繰り返し思い起こされます。神経経路を再考し関係しているニューロン間で神経伝達を復元しながら、それぞれの新しい試みはシナプス伝達の効率を向上させます。関連付けられるニューロン間のコミュニケーションは改善され、認知は、より早くなります。シナプス可塑性はおそらく、脳の驚くべき可塑性の支柱でしょう。

神経新生

シナプス可塑性が既存の神経細胞間のシナプスにて伝達強化によって達成されるのに対し、神経新生は、の新しい神経細胞の誕生と増殖を指します。長い間、成体脳におけるニューロン誕生の考えは、異端だと考えられていました。科学者たちは、神経細胞は死に、新しい細胞に取り替えられることはないと信じていました。1944年以来、とくに近年に、神経新生の存在が科学的に実証されてました。現在、歯状回、海馬、おそらく、前頭前野に位置する特殊な細胞である幹細胞が二つのセルに分割されるときに、神経新生が起きるということがわかっています。幹細胞と細胞は、軸索と樹状突起でできたニューロンになります。次に、これらの新しいニューロンは、必要とされている脳のさまざまな領域に(たとえ、お互いに離れていても)、脳が神経能力を維持するように移行します。ヒトにおいても、動物においても、神経細胞突然死(例えば脳梗塞後など)は、神経新生のための強力なトリガーであることが知られています。

代償機能的可塑性

老化に付随する神経生物学的衰退はよく、研究分析に記載されてあり、神経認知パフォーマンステストにおいて、なぜ高齢者が若者よりも低い結果なのかということも説明しています。しかし、おどろくべきことに、すべての高齢者が低い能力結果を出すわけではなく、一部の高齢者は、相手である若者たちよりもいい結果をだします。同じ年齢の人たちを試験したグループを科学的に研究し、驚くべき違いは、新しい情報を処理するに当たって高い能力を持っている高齢者は、若者が使う脳の同じ領域を使し、しかも若者も他の高齢者も使用していない脳の部分を使用していると証明されました。研究者たちは、高い能力を持つ高齢者における、脳領域のこの開拓について熟考し、そして、一般的に新しい認知資源の使用は代償戦略を反映しているという結論に行き着きました。年齢、老化が伴うシナプス可塑性の低下に関連した欠損のあるところに、脳は、神経認知ネットワークを再編成するために可塑性をもう一度はっきり示します。研究で、脳は、他の神経経路の活性化を通して、このように、より頻繁に両半球の領域を(若者だけに起きる)活発化させながら、この機能ソリューションに到達したことを示しています。

機能と行動

学習、経験、環境

可塑性は生物学的、化学的そして物理的特性を変質するために脳がもっている特性だということを見てきました。しかし、脳の変化に応じて機能および動作は、並列の状態で変更されます。近年では、遺伝的または、シナプスレベルでの脳の変化は、環境の様々な要因と同じように経験によっても引き起こされることを学びました。脳が習得する知識は、脳可塑性によって、脳内の物理的・化学的変化に確認される可能性があります。脳は周囲にあるものを学び、その学びは、脳の変化をもたらします。それらの変化が習得があったという物理的証拠です。新しい学習は、人生において、様々な形と理由で、どんなときでも作られます。例えば、子供たちは集中した学習期間に、重要な脳の変化をしながら大量な新たな知識を習得します。新しい学習はまた、神経学的損傷の存在から生じる可能性もあります。例えば、怪我や、脳卒中などによって損傷した脳の領域で支えられている機能が低下し、再び学ばなければいけないときです。絶えずあたらしい知識を習得する必要性は、人間に本来備わっていて、知識欲よって導かれているのかもしれません。新しい学習の機会の状況の多様性は、私たちに何かを学習する度に脳が変わっていくのかという疑問を提起させますが、研究では、そうではないと示唆しています。それは、新しく学習したことが適切な行動である場合には、脳は、新しい知識を習得し、よってその可塑性のための潜在能力は更新されるようです。生理学的に脳をつくるのを学ぶためには学習は行動の変化に伴っていなければいけません。言い換えれば、新しく学習した事は、適切で必要な行動でなければいけません。例えば、生存を保証する新たな学習は、体に統合され、適切な行動として採用されます。その結果として、脳が変更されています。おそらくもっと重要なことは、学習体験がやりがいの度合いかもしれません。例えば、対話型ゲームを用いて学習することは、脳の柔軟性を高めるために特に有効です。実際にこのような、学習方法は、前頭前皮質(PFC)の活性を増大させることが示されています。子供が学習に従事するために、昔から行われてきたように、補助しながら褒美をあげて遊ぶことは前向きな方法だと考えられています。

誘導可塑性のための条件を理解する

いつ、人生のどの段階で、脳は、環境からの刺激にさらされたとき、変更する可能性が最も高いですか?可塑性のパターンは、年齢に応じて異なっているようです。そして実際にはまだ可塑性を誘導する活性の種類と、被験者の年齢との間の相互作用について発見することがたくさん残っています。しかしながら、知的・精神的活動は、神経変性疾患がある高齢者や健康な高齢者にも適用されるとき、脳の可塑性を誘導することを知っています。更に重要なことは、生まれる前に、ポジティブにも、ネガティブにも脳は変化することが可能であると思われます。動物実験において、妊娠中の母親が、ポジティブの刺激に恵まれた環境に置かれたとき、その子供たちは、特定の脳領域におけるシナプスの数が大幅に増えていることが示されています。逆に、妊娠しているストレスのある光を加えたとき、その子供は前頭前皮質(PFC)のニューロンの数が少ないことがわかりました。その上、PFCは脳の他の部分よりも環境の影響に敏感であることが示されています。"環境"は、遺伝子発現の変化を誘導する可能性があると思われるのでこれらの発見は、"自然" 対"環境"の議論のために非常に重要です。脳の可塑性はどのように進化しますか?そして時間をかけて適用された環境刺激の効果はなんでしょうか?これは、治療上の問題に非常に重要な質問です。動物における遺伝子研究は、非常に独創的な結果を提供しています。それは、一部の遺伝子は、短い刺激でさえも影響を受けて、他の遺伝子はもっと長いスパンで刺激影響されて続けて、他の遺伝子は 何も全く変化がない、もしくは、発生するとき傾向が逆転しているという結果です。「可塑性」という用語の最近の利用は肯定的な含意を持っていますが、実際に、可塑性は、脳内で発生する全ての変化のことを指し、そのうち一部は機能と動作の劣化と一緒に提示することができます。認知トレーニング は脳の可塑性を誘導するために理想的なようです。新しい神経回路の定着のためと、シナプス結合を強化するために必要な体系的なトレーニングを提供しています。しかし、見てきたように、行動の具体的な利点がない場合には、脳が効果的に学ぶことはありません。したがって、高度なパーソナライズされたトレーニングとトレーニングをともなった目標は重要です。

[1]次の研究者によって採用された定義: コルブ・B、ムハッマ・A、ギブ・R、正常脳および脳損傷において脳可塑性の基なる要因の探索 コミュニケーション障害学会(2010): 10.1016/j.jcomdis.2011.04 0.007

このセクションは、コルブ・B、モハメド・A、そしてギブ・Rの研究から引用しています。正常脳および脳損傷において脳可塑性の基となる要因の探索 コミュニケーション障害学会(2010) doi: 10.1016 / j . jcomdis.2011.04.007

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